范旭鵬,楊渝南

(三峽大學(xué)，湖北宜昌443000)

屋面雨水在居住區(qū)水景中的資源化利用
——以宜昌市為例

范旭鵬,楊渝南

(三峽大學(xué)，湖北宜昌443000)

隨著人們生活水平的提高，居住區(qū)水景建設(shè)在我國(guó)迅速發(fā)展，鑒于我國(guó)缺水的現(xiàn)狀，將雨水引入居住區(qū)水景變得尤為重要，而屋面雨水在收集、凈化等方面都有其自身優(yōu)勢(shì)。文章通過(guò)調(diào)查總結(jié)現(xiàn)有居住區(qū)水景的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，合理的將屋面雨水收集系統(tǒng)融于水景，并結(jié)合宜昌某小區(qū)對(duì)其可行性進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)屋面雨水的收集利用系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。

屋面雨水； 居住區(qū)水景； 雨水資源化

根據(jù)水景水源的不同，現(xiàn)有的居住區(qū)水景大致可以分為三類(lèi)。第一類(lèi)是自然水景，這類(lèi)水景依靠有利的地理?xiàng)l件，在有天然噴泉、溪流的地方修建水景。第二類(lèi)是人工水景，這類(lèi)水景是在小區(qū)人為修建的，依靠自來(lái)水補(bǔ)充的水景。第三類(lèi)是自然和人工結(jié)合的復(fù)合式水景，這類(lèi)水景是將當(dāng)?shù)氐慕雍械乃M(jìn)小區(qū)的水景中進(jìn)行循環(huán)的[1]。由于第一類(lèi)和第三類(lèi)水景的建設(shè)受到地理?xiàng)l件的限制，數(shù)量較少，現(xiàn)有小區(qū)大部分是人工修建的依靠自來(lái)水補(bǔ)充的水景。這種水景耗水量非常大，對(duì)水資源造成極大的浪費(fèi)。眾所周知，水是不可替代的極為寶貴的自然資源。世界上許多地區(qū)都處于水資源枯竭的邊緣，中國(guó)也是水資源貧乏的國(guó)家，人均可用水量只有2 300 m3，僅為世界平均水平的1/4，并且其分布極不均衡[2]。而雨水作為一種天然的水資源，如果能合理的引入到居住區(qū)水景中，不僅能節(jié)約自來(lái)水，而且還有利于生態(tài)平衡，符合我國(guó)節(jié)能環(huán)保低碳的建設(shè)新要求。因此筆者通過(guò)調(diào)查和查閱文獻(xiàn)，結(jié)合自己的分析，希望將居住區(qū)的水景和雨水結(jié)合起來(lái)，以改善水景中存在的問(wèn)題并努力緩解我國(guó)缺水的現(xiàn)狀。

1 居住區(qū)水景現(xiàn)狀的調(diào)查分析

對(duì)宜昌市多個(gè)小區(qū)，通過(guò)實(shí)地走訪、詢(xún)問(wèn)居民、咨詢(xún)物業(yè)等多種方式全方位了解居住區(qū)水景的現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，并選擇其中五個(gè)有代表性的小區(qū)進(jìn)行深入分析總結(jié)，如表1所示。

1.1 水景變旱景

在調(diào)查的過(guò)程中，最差的情況就是水景中沒(méi)有水，處于完全干涸狀態(tài)。對(duì)于這種情況，物業(yè)方面反映小區(qū)的物業(yè)費(fèi)太低，難以維持水景正常運(yùn)行維修等費(fèi)用，但是有的居民卻提出既然修建了水景就應(yīng)該讓其正常運(yùn)行，發(fā)揮作用。可見(jiàn)，人們對(duì)水景的需求與昂貴的費(fèi)用形成了突出的矛盾。例如，在調(diào)查中物業(yè)費(fèi)最低的駿達(dá)梅瓏鎮(zhèn)小區(qū)，水景幾乎無(wú)水，長(zhǎng)期處于被棄用狀態(tài)。而物業(yè)費(fèi)最貴的瑪歌莊園，水景的運(yùn)行及水質(zhì)情況是所有調(diào)查小區(qū)中最好的(圖1)。

1.2 水景變成臭水溝

第二個(gè)比較嚴(yán)重地問(wèn)題就是雖然水景中有水，但是水質(zhì)較差且有異味。居民反映最初入住時(shí)，水景中水體清澈，水質(zhì)良好，水景中喂養(yǎng)有魚(yú)。但是隨著時(shí)間的推移，物業(yè)方面幾乎不對(duì)水景進(jìn)行維修清潔等，水景中藻類(lèi)滋生，水中的魚(yú)都因缺氧而死亡，到了高溫的夏季，水景變成了“臭水溝”，水景旁蚊蟲(chóng)成群，人們不愿意靠近水景，水景失去了修建的意義。君臨山水和香山鳳凰城就是典型的例子。

表1 宜昌市五個(gè)居住小區(qū)的水景現(xiàn)狀對(duì)比表

圖1 瑪歌莊園小區(qū)水景

1.3 水景變成垃圾場(chǎng)

在調(diào)查過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)許多水景中有各種生活垃圾，更有甚者，小區(qū)的清潔阿姨在水景中洗拖把。這些現(xiàn)象反映出小區(qū)居民對(duì)水景的愛(ài)護(hù)還不夠，物業(yè)的維護(hù)工作也不到位。

1.4 缺乏運(yùn)用新技術(shù)新方法的意識(shí)

所調(diào)查的幾個(gè)小區(qū)都是按照傳統(tǒng)的方法建造的噴泉、水池，水源都是自來(lái)水，即使水景在使用的過(guò)程中問(wèn)題頻發(fā)，也沒(méi)有嘗試過(guò)任何新技術(shù)、新方法的改進(jìn)，任由水景失去價(jià)值甚至變成一種污染，也不符合國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求。

相比較而言，西方許多國(guó)家在水景中大量運(yùn)用新技術(shù)和新方法，例如將雨水引進(jìn)水景降低了水景運(yùn)行的成本等，更有利于水景的發(fā)展。德國(guó)、荷蘭、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們可以從他們身上學(xué)習(xí)借鑒。

2 屋面雨水應(yīng)用于居住區(qū)水景的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 雨水的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

我國(guó)處于北溫帶，年降水量相當(dāng)可觀，秦嶺淮河以南的地區(qū)年降水量超過(guò)800 mm,東南沿海地區(qū)的年降水量更是超過(guò)1 600 mm。我國(guó)有如此充沛的雨水資源，但對(duì)雨水的利用還是處于自然降水灌溉土地的階段，在某些缺水的地區(qū)也有將雨水做簡(jiǎn)單的處理用作飲用水。作為缺水國(guó)家，我國(guó)雨水利用率不高，雨水利用意識(shí)還不夠。如果能將我國(guó)充足的雨水作合理的規(guī)劃并積極的利用，不僅可以緩解我國(guó)缺水的現(xiàn)狀，也符合我國(guó)節(jié)能環(huán)保的總體發(fā)展要求。

2.2 水景用水對(duì)水質(zhì)的要求低于自來(lái)水

水景作為一種觀賞性景觀，對(duì)水的質(zhì)量是有一定的要求，但是水景對(duì)水質(zhì)的要求低于自來(lái)水，將自來(lái)水用于水景的做法不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保。而經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單凈化的雨水已經(jīng)達(dá)到水景用水的要求，因此，利用凈化后的雨水代替自來(lái)水應(yīng)用于水景，不僅節(jié)約了水資源，也降低水景運(yùn)行的成本，使得水景的推廣更加方便。此外，隨著現(xiàn)在科技的發(fā)展，雨水的收集凈化技術(shù)日趨成熟，將雨水和水景結(jié)合起來(lái)一定能促進(jìn)我國(guó)城市的發(fā)展，滿足人們對(duì)水景的期望。

2.3 屋面雨水的優(yōu)點(diǎn)

雨水收集有許多不同的方式，主要包括收集路面和廣場(chǎng)上的雨水、綠地上的雨水以及屋面雨水。不同地方的雨水收集方式不同，雨水的污染程度、凈化費(fèi)用以及收集系統(tǒng)也不一樣。相比較而言，屋面雨水雜質(zhì)、垃圾較少，污染程度小，雨水的PH呈中性，含鹽量很少，硬度較低，無(wú)需進(jìn)行軟化即可用作中水[3]，在一定程度上降低了凈化的費(fèi)用。此外，屋面雨水收集系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，既可以在修建過(guò)程中設(shè)置，也可以在已有的屋面做簡(jiǎn)單的改造得以實(shí)現(xiàn)，具有很強(qiáng)的可操作性。

通過(guò)屋面收集的雨水可以存儲(chǔ)，除用于水景外，還可噴灑路面、灌溉綠地、沖刷廁所等，大大減少自來(lái)水的用量，節(jié)約水資源，調(diào)節(jié)地表水與地下水的健康循環(huán)和交換。此外，建立完善的雨水收集系統(tǒng)還可以緩解城市防洪排水處理系統(tǒng)的負(fù)荷。

3 宜昌地區(qū)屋面雨水應(yīng)用于水景的可行性分析

3.1 宜昌的地理位置及氣候條件

宜昌市位于我國(guó)湖北省西南部，地處長(zhǎng)江上游與下游的結(jié)合處，鄂西山區(qū)向江漢平原的過(guò)渡地帶，屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，四季分明，年平均氣溫約16～17℃，7、8月份氣溫最高，月平均氣溫在27～28℃左右，1月份的氣溫最低，月平均氣溫在5℃左右，宜昌地區(qū)降雨充沛，年降水量有1 100～1 200 mm，多年年降水量達(dá)到1 157 mm[4]。

3.2 可收集雨量的計(jì)算方法

由于初期降水中溶解有空氣中的各種工業(yè)和生活廢氣，雨水污染比較嚴(yán)重，這部分雨水要通過(guò)雨污切換系統(tǒng)進(jìn)行處理，而將后期雨水通過(guò)屋面排水溝收集并存儲(chǔ)到屋面蓄水裝置中，此外還要考慮潤(rùn)濕屋面以及蒸發(fā)的影響，于是有如下公式：

(1)

其中:P是最終利用雨水量;A為利用率(除去潤(rùn)濕屋面以及蒸發(fā)的損失，一般取0.8～0.9);B為初期棄流量(一般取2.0～2.5 mm);Q為降水總量;S為有效集水面積[3]。

3.3 可行性分析——以錦繡星城小區(qū)為例

3.3.1 雨量滿足水景需求可行性分析

錦繡星城位于宜昌市夷陵區(qū)，總建筑面積約24.28×104m2，規(guī)劃綠地率38%，容積率2.79，建筑密度23.5%[5]。由上述數(shù)據(jù)可知：

有效集水面積(即該小區(qū)建筑占地面積)

S=24.28/2.79×23.5%=2.04×104m2

將表2中月均降水量數(shù)據(jù)代入公式(1)中得到月均可利用雨水量(表2)。

表2 宜昌地區(qū)的月均降水量及可利用雨量表(1951～2008年)

由表2可知，5月到9月凈化后雨水基本能維持該小區(qū)水景的正常需水量，而對(duì)于其他降水量較少的月份，則可以適當(dāng)補(bǔ)充自來(lái)水來(lái)維持水景的正常運(yùn)行，所以將雨水凈化后應(yīng)用于居住區(qū)水景是完全可行的。另外，根據(jù)宜昌市城市水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，居民生活用水費(fèi)用為1.92元/ m3，因此通過(guò)將雨水引入居住區(qū)水景的方法該小區(qū)每年可以節(jié)約用水約20 000 m3，節(jié)約水費(fèi)約38 400元，在合理利用雨水的基礎(chǔ)上不僅緩解了我國(guó)缺水的現(xiàn)狀，而且也大大降低了居住區(qū)水景的運(yùn)行費(fèi)用，更有利于水景的推廣。

3.3.2 具體實(shí)施方法

目前屋面雨水的收集利用已有了較為成熟的方法，在此基礎(chǔ)上，本文又進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使其更便于推廣利用。具體方法如下：

將小區(qū)居民樓頂修建為兩層，下層為平屋面，做防水處理并鋪設(shè)防水材料用于儲(chǔ)水，平屋面周?chē)鷫w高度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤陱?qiáng)度做合理設(shè)計(jì)，一般應(yīng)略高于該地區(qū)20 a一遇的月降雨量峰值，以保證雨水能被充分利用。另外，應(yīng)在屋頂設(shè)溢流口，防止特殊情況雨水過(guò)多溢出蓄水池。為防止屋面積水，上層為坡屋面，與排水溝相連用于雨水收集，排水溝上設(shè)有過(guò)濾裝置，若上層屋面坡度過(guò)大，將會(huì)造成雨水對(duì)屋面及周?chē)鷫w的沖刷，不利于長(zhǎng)久使用，因此，坡屋面的傾角設(shè)置在10～15°之間。由于初期降雨中溶解有空氣中的大量雜質(zhì)，而且在落到屋面上時(shí)，會(huì)將屋面上的積灰沖刷，因此，需要利用雨污切換系統(tǒng)舍棄初期的降水，圖2為結(jié)合屋面雨落管形成的雨污切換裝置示意圖[6]。在坡屋面落水口附近設(shè)置一個(gè)通風(fēng)口，定期對(duì)蓄水池進(jìn)行清理，在平屋面落水口附近設(shè)凈化裝置，在雨水輸送到水景的過(guò)程中將雨水進(jìn)行過(guò)濾凈化，并可以定時(shí)清理和維護(hù)凈化裝置。將落水管與水景直接相連，使凈化后的雨水直接進(jìn)入水景，同時(shí)還可以利用高差在一定時(shí)間內(nèi)形成噴泉、瀑布等動(dòng)態(tài)水景，相比較傳統(tǒng)的利用電能形成的動(dòng)態(tài)水景更加節(jié)能環(huán)保，降低了水景的運(yùn)行成本(圖3)。

圖2 雨污切換系統(tǒng)示意

此外，可以借鑒國(guó)外的一些成功經(jīng)驗(yàn)，將水景與花園相結(jié)合，當(dāng)水量充沛時(shí)水景正常運(yùn)行，當(dāng)水量不足時(shí)則水位下降，水中的植物露出水面形成花園供人們欣賞，在不降低水景觀賞性的基礎(chǔ)上還巧妙的引入花園，這是一舉兩得的設(shè)計(jì)方式。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快，許多大型城市面臨水資源短缺的問(wèn)題，雨水作為一種天然資源，收集、凈化簡(jiǎn)單，可以廣泛應(yīng)用于城市的各個(gè)方面以緩解城市水資源短缺的問(wèn)題。本人對(duì)雨水資源化應(yīng)用于居住區(qū)水景的研究并結(jié)合宜昌市小區(qū)的調(diào)查得出以下結(jié)論：在宜昌地區(qū)將雨水引入居住區(qū)水景的方案是可行的，不僅降低了水景的運(yùn)行成本，節(jié)水節(jié)電，使水景的發(fā)展更有前景，而且合理利用雨水，有利于緩解我國(guó)缺水的現(xiàn)狀，有利于減輕城市雨洪系統(tǒng)的負(fù)荷，符合我國(guó)節(jié)能環(huán)保低碳的發(fā)展要求。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

4.2 建議

雨水應(yīng)用于居住區(qū)水景是一個(gè)新興的領(lǐng)域，而我國(guó)的雨水資源化應(yīng)用還處于初級(jí)階段，為促進(jìn)其健康、快速地發(fā)展特提出幾點(diǎn)建議：

(1)提高雨水利用的意識(shí)，大力宣傳雨水資源化利用的意義。

(2)積極利用雨水，加強(qiáng)對(duì)居民的引導(dǎo)。

(3)提倡雨水與水景結(jié)合的一體化設(shè)計(jì)。

(4)加大對(duì)雨水資源化利用技術(shù)研究的支持。

[1] 呂在學(xué).住宅水景設(shè)計(jì)與維護(hù)淺析[J].中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，(12):117

[2] 劉寶珺，廖聲萍.水資源的現(xiàn)狀、利用與保護(hù)[J].西南石油大學(xué)校報(bào)，2007，(6):1-2

[3] 李春光.屋面雨水收集系統(tǒng)[J].凈水技術(shù)，2006 ，(3):74-75

[4] http://www.weather.com.cn/cityintro/101200901.shtml[OL]

[5] http://www.baike.com/wiki/%E5%AE%9C%E6%98%8C%E9%94%A6%E7%BB%A3%E6%98%9F%E5%9F%8E[OL]

[6] 車(chē)伍，張煒，李俊奇，等.城市雨水徑流污染的初期棄流控制[J].中國(guó)給水排水，2007，(6):4

范旭鵬(1993～)，男，本科在讀。

TU991.11+4

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[定稿日期]2014-09-09